Электрооборудование буровых установок

Электротехнический комплекс буровой установки обеспечивает функционирование основных и вспомогательных механизмов. Более развитой электросистемой оснащены установки с электроприводом основных механизмов. Такие варианты превосходят по распространению дизельные аналоги за счет больше долговечности и менее громоздкой конструкции без механической трансмиссии. Схема электросистемы различается в зависимости от типа электроснабжения буровой и используемого оборудования.

Назначение

Электросистема буровой установки выполняет следующие функции.

Выработка энергии при отсутствии централизованного электроснабжения.
Распределение.
Преобразование.
Использование.

Элементы

Состав электросистемы буровой установки соответствует названным функциям.

Передвижные электростанции.
Распределительные устройства высокого напряжения.
Кабели и провода.
Тиристорные устройства.
Силовые и преобразовательные трансформаторы.
Электромашины переменного и постоянного тока.
Система освещения.
Устройства управления, защиты и распределения энергии низкого напряжения.

К энергопотребителям относят:

электроприводы основных механизмов;
электроприводы вспомогательных механизмов;
систему управления;
систему контроля;
систему освещения.

Все оборудование электротехнического комплекса объединяют в несколько систем.

Питания и распределения энергии (высоковольтные распределительные устройства, дизель-электрические генераторы, силовые трансформаторы).
Электроприводов основных механизмов (ротора, буровой лебедки, буровых насосов, верхний).
Вспомогательных электроприводов (циркуляционной системы, вышечно-лебедочного блока, аварийный буровой лебедки).
Управления.

Структуры

Выделяют 2 схемы электросистем буровых установок. Отличия между ними состоят в числовых значениях параметров электрооборудования.

Электропривод переменного тока

Используется для буровых с централизованным электроснабжением. Предполагает применение частично регулируемых электроприводов основных механизмов. Это обеспечивает формирование пусковой характеристики и позволяет в ограниченном диапазоне варьировать частоту вращения.

Типовая однолинейная схема такого типа включает.

Комплектное распределительное устройство высокого напряжения.
Силовые понижающие трансформаторы.
Электродвигатели основных механизмов: лебедки, ротора, буровых насосов, регулятора подачи долота.
Электромагнитный тормоз.
Асинхронный вентильный каскад.
Тиристорный регулятор скольжения.
Силовые тиристорные преобразователи регулятора подачи и ротора.
Тиристорные возбудители.
Шкафы управления электроприводами вспомогательных механизмов.

Электропривод постоянного тока

Подходит как для автономных установок, так и для вариантов с централизованным электроснабжением. Предполагает применение глубоко регулируемых электроприводов основных механизмов на основе электромоторов постоянного тока и силовых тиристорных преобразователей.

Состав энергетического блока определяется типом электроснабжения: для автономных буровых он представлен совокупностью дизель-электрических агрегатов, для подключенных к сети – набором ячеек распределительного устройства и понижающих трансформаторов.

Питание электроприводов вспомогательного оборудования обеспечивается обычно двумя дизель-электрическими агрегатами по 200 кВт. Для питания всех механизмов достаточно использования одного из них. Параллельную схему задействуют для накопления энергии на случай повышенной нагрузки дополнительными потребителями или последующего отключения одного агрегата.
Буровые с централизованным энергоснабжением оснащают одним дизель-электрическим агрегатом для резервного энергообеспечения.
В данной схеме может использоваться как общепромышленное электрооборудование, так и узкоспециализированное, разработанное под конкретную систему.

Вторая схема обширно использовалась на российских буровых установках до недавнего времени. Во второй половине первого десятилетия XXI в. началось внедрение регулируемых приводов переменного тока. Эти устройства, реализованные по схеме преобразователь частоты-асинхронный электромотор, отличаются надежностью, невысокой стоимостью, простотой конструкции и эксплуатации.

Особенности

Принцип функционирования представлен далее. С трансформаторов или дизель-электрического генератора напряжение подается на низковольтное комплектное устройство. Одновременная подача с обоих источников исключена сблокированными выключателями. Отсюда энергия поступает на низковольтные шкафы ввода и распределения электроприводами вспомогательных механизмов. Установленные в них автоматические выключатели осуществляют питание электрооборудования.

В России преобладают буровые установки с централизованным энергоснабжением. В этом случае используется система постепенного понижения напряжения. С 110 кВ в сети на центральной понижающей подстанции оно сокращается до 35 кВ и подается на промысловые подстанции. Оттуда энергия по линии напряжением 6 кВ идет к распределительному устройству. Последнее через одну или две параллельно функционирующих трансформаторные подстанции, понижающие это значение до 0,4 кВ, обеспечивает потребителей.

Низковольтное комплектное устройство обеспечивает питание системы приготовления и очистки бурового раствора, шкафов управления блоков лебедок и компрессоров, пульта буровых насосов, системы верхнего привода и др.
Преобразовательное оборудование собрано в контейнере комплектного устройства управления приводами. Здесь же находятся шкафы с коммутационной аппаратурой, системы управления и т. д.

Для основных механизмов используют многодвигательные приводы с общими шинами постоянного тока, питающими инверторы. Применяются однотипные двигатели переменного тока.

Комплектное распределительное устройство высокого напряжения используется в 2 экземплярах: один установлен в эшелоне установки, второй – на территории куста.